Stejně jako samotné klima zahrnuje mnoho prvků, včetně teploty, srážek a větrných podmínek, také klimatický systém zahrnuje pět základních složek: atmosféru, hydrosféru, kryosféru, litosféru a biosféra. Tyto základní komponenty nejsou pasivní a nefungují samostatně. Podnebí Země je spíše řízeno složitou a dynamickou interakcí mezi těmito pěti složkami.
Atmosféra
Atmosféra je v podstatě vzduch, který obklopuje zemský povrch. Měřeno v objemu, suchý vzduch v atmosféře obsahuje 78,08 procent dusíku, 20,95 procent kyslíku, 0,93 procent argonu a 0,038 procent oxidu uhličitého. Přestože atmosféru nedefinuje žádná konkrétní hranice, po zhruba 75 mil nad zemským povrchem nemá žádné viditelné účinky na klima. Ze všech pěti složek klimatu je atmosféra nejdynamičtější a nejměnitelnější. Například ohřev a chlazení vzduchu vytváří větrné proudy, které přenášejí vodní páru a přenášejí teplo z jedné části Země do druhé.
Hydrosféra
Sladká a slaná voda Země, včetně jezer, řek, podzemních vod a oceánů, tvoří hydrosféru. Oceán představuje asi 70 procent povrchu planety. Vody hydrosféry ukládají a přepravují energii, rozkládají minerály, ukládají oxid uhličitý a zejména v případě oceánů zadržují obrovské množství tepla. Protože toto teplo pomáhá předcházet drastickým změnám teploty, oceány slouží jako regulátory klimatu planety.
Cyrosféra
Kryosféra je led na zemském povrchu. Patří sem ledové příkrovy, ledovce, permafrost, mořský led a sněhová pokrývka. Kromě skladování velkého množství vody odráží led kryosféry sluneční záření zpět do vesmíru. Snad nejdůležitější je, že kryosféra přispívá k hluboké cirkulaci vody v oceánu. Jak se hromadí a topí velké objemy ledu, způsobuje tento proces změny hladiny moře.
Litosféra
Litosféra je pevná země Země. Jako nejvzdálenější skořápka planety zahrnuje litosféra půdy, pláně, hory a vše, co je s nimi geologicky spojené. Ve srovnání s ostatními čtyřmi složkami má litosféra relativně malý vliv na klima, i když složení půdy a půdy ovlivňuje, jak je sluneční záření absorbováno nebo odráženo zpět do Země atmosféra. Textura litosféry navíc ovlivňuje dopad větru, který cestuje po zemském povrchu. Například povrchová struktura Země vytváří pouště dešťového stínu.
Biosféra
Všechny živé rostliny a zvířata na Zemi tvoří biosféru, včetně mořských a suchozemských organismů. Živí tvorové mají obrovský vliv na příjem a uvolňování skleníkových plynů. Rostliny Země ukládají značné množství oxidu uhličitého, což z nich dělá klíčové hráče v uhlíkovém cyklu. Biosféra také ovlivňuje klima planety povrchovým albedem nebo odrazem světla. Rozsáhlá struktura růstu rostlin v biosféře ovlivňuje proces přenosu vody ze země do atmosféry, stejně jako ovlivňuje pohyb větru. Velké lesy přispívají k vytváření jejich vlastního místního podnebí.